热泵与太阳能的互补式热水系统

现在《 建筑设计节能设计标准 》等国家规范、地方规范都对太阳能的设置做了要求，基本多层住宅、高层住宅都需要设置太阳能热水器，本文就来介绍一下一种新型的太阳能热水系统，其组成，运行原理讲的都比较清楚，和传统的太阳能系统也有对比，大家可以看看，了解一下。

太阳能中央热水器由以下四大部分组成：

太阳能集热器：吸收太阳能 ，将光能转化为热能，使冷水在集热器内被加热；

保温水箱：储存热水，可保温3天，内胆为不锈钢，外包8厘米保温层，最外层是铝合金外壳；

热泵辅助加热系统：用于阴雨天辅助加热；

供热水管道：将经过增压泵加压后的热水引向各用水点，主管道有保温层，未端有回水管。

晴天，当太阳能把集热器内的冷水加热至55℃时（该温度可调） ，冷水管上的电磁阀门自动打开，冷水被自来水压力压入集热器内，集热器内的热水被挤出，然后进入到保温水箱中储存待用，当冷水到达集热器出口处的温度探头时，探头温度底于55℃，电磁阀门就立刻关闭，冷水停留在集热器内继续被太阳能加热，2-5分钟后，水温又达到55℃时，电磁阀门再次打开，集热器内的热水又被挤到保温水箱中，按此规律，一次又一次的产生热水进入水箱，水箱内热水逐渐增加，一直增加到水箱水满为止。水箱水满后，就停止进水，如果还有太阳，为了充分利用太阳能，循环泵会自动启动，把水箱内55℃的热水抽出来，经过太阳能集热器循环加热，使水温进一步升高至60-70℃，当水温达到70℃时，就停止循环加热，限制水温不要超过70℃，以免烫伤人，又可防止结水垢（产生水垢的温度条件是水温超过80℃）。

 　热泵加热系统只有在太阳能光照不足时才启动，为最大限度地利用太阳能，减少电能的消耗，我们将设定3个时间段检测保温水箱的水位。在上午10：30～11：30，如果保温水箱内热水水位还不到40%的位置，则自动启动热泵加热系统，往保温水箱补充50℃的热水，如果水位达到设定值，则热泵系统停止工作。同样，在中午12：30～1：30，系统自动检测保温水箱70%的水位，在下午3：30～6：30，系统自动检测保温水箱100%的水位。从以上我们可以看出，系统在3个设定的时间段（可按需要设定多个时间段）会自动探测保温水箱的水位，如果水位不够，才启动热泵加热（表明此时太阳光照不足或是阴雨天），反之就一直用太阳能加热（晴天），而不会启动热泵，这样我们便能最大限度地优先使用太阳能。

备用电加热系统一般情况下不会启动，在寒潮或用水量突然增大时，系统自动检测保温水箱的水温，只有当保温水箱的水温低于50℃时，才启动电加热，将水加热到50℃，从而保证热水的温度处于一个较稳定的范围内。

晚上用热水时，热水水位逐渐下降，冷水不会进入水箱，水温是恒温的，按照设计热水是够用的，晚上就不再启动热泵加热了，当水位降至最低水位时，热泵系统自动启动，往保温水箱补充少量热水，保证一直有热水用，要用多少就加热多少，水位会一直维持在最低水位状态，这种控制方法最省电费。

传统太阳能热水系统介绍：

传统的太阳能热水系统，对比单纯的电（燃油炉）加热，虽然也可以节省一部分电（油），但是使用不够方便，在某些情况下还会浪费电（油），因此是不完美的，其详细工作原理请看以下分析：

传统太阳能、电（燃油炉）辅助加热系统工作原理说明：

传统的太阳能热水系统，是由太阳能集热器、保温水箱、电（燃油炉）辅助加热系统、供热水管道四部分组成，而且用浮球阀控制水位，水位是一直保持满箱的状态，早上是满箱的冷水。

晴天，太阳能把集热器内的冷水加热，热水密度小，会浮起来，水箱的冷水密度大，会沉下去，形成自然循环，整箱的冷水被慢慢的循环加热，水温逐渐升高，水温从20℃、25℃、30℃、35℃、40℃慢慢上升， 一般情况下，在早上、上午，水还不够热，没有热水用，要在下午以后才有热水用，这是一个缺点，这不适合早上、上午要用热水的客户。

晚上用热水时，冷水同时会自动进入水箱底部，也就是说一边用热水一边进冷水，冷热水在同一个水箱内，冷热水交界面会相互传热混合，导致水温逐渐下降，开始用水时很热，后来越洗越冷，最后会有20%的热水变成温水，不够热，不能用，甚至浪费了热水。若当天晚上剩余半箱热水，则水箱底部就会有半箱的冷水，第二天早上变成一箱的温水，无法使用，若当天热水全部用完，还不够用，则无法再提供热水。

下雨天时，因为没有太阳能，水箱里的水是冷的，到下午3点，电（燃油炉）辅助加热系统会自动启动， 把整箱冷水加热至50℃，若当天热水用不完，就会浪费电（油）；若当天热水不够用，就没有热水用了。因为用电（燃油炉）加热满箱冷水，要等待很长时间，大约2个小时，而且加热就是整箱水全部加热，用不完就浪费大量电（油）费。

综合以上分析，传统太阳能热水系统有以下四个主要缺点：

①、因为利用太阳能把整箱水循环加热，升温缓慢，早上、上午水不够热，没有热水用；

②、用浮球阀控制水位，用热水时，水箱一边出热水，一边进冷水，冷热水相混合，水温越洗越冷；

③、热水不够用时，无法再提供热水；

④、下雨天，用电把整箱水加热，用不完时就浪费电（油）。